背景技術(shù)：

近年來，對(duì)于輕烯烴石化產(chǎn)品、特別是丙烯和異丁烯的需求增加導(dǎo)致了單步烷烴脫氫過程如catofin^tm、oleflex^tm、fbd-3(用于丙烯)和fbd-4(用于異丁烯)過程的發(fā)展。這種脫氫過程在負(fù)載催化劑(supportedcatalyst)如氧化鉻-氧化鋁催化劑(過程)或鉑催化劑(過程)或能夠使烷烴脫氫的任何其他催化劑上將異丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烯或?qū)⒈檗D(zhuǎn)化為丙烯。

簡(jiǎn)要地，這些過程采用經(jīng)歷受控順序的反應(yīng)和再加熱/再生的一系列固定床反應(yīng)器。在反應(yīng)(例如脫氫)步驟開始時(shí)，進(jìn)料流股蒸發(fā)，升高至反應(yīng)溫度，并與固定床中的催化劑接觸。因?yàn)榉磻?yīng)是吸熱的，所以反應(yīng)器溫度在反應(yīng)步驟期間下降。反應(yīng)步驟之后是再加熱/再生步驟來制備用于下一反應(yīng)階段(reactionphase)的催化劑床。一般地，在再加熱步驟期間，沉積在催化劑上的任何碳(例如焦炭)也燃燒掉。常規(guī)地，以與過程氣體(processgas)相同的方向進(jìn)料再生(即加熱)氣體。

將這些反應(yīng)器的催化劑床(其在多孔非均勻的惰性支撐顆粒(supportparticle)上包含催化劑)設(shè)計(jì)成提供進(jìn)料與催化劑表面的合適接觸并在吸熱的脫氫反應(yīng)期間聚集和傳遞熱。

在這種反應(yīng)中可能出現(xiàn)的問題包括催化劑床內(nèi)不利的溫度分布和不良的流動(dòng)分布和/或橫跨反應(yīng)器的增加的壓力下降。具體地，在反應(yīng)循環(huán)期間可以觀察到催化劑床的底部溫度顯著低于頂部溫度，差值有時(shí)達(dá)到100℃或更高。這種不利的溫度曲線(temperatureprofile)不僅可以導(dǎo)致令人不滿意的催化劑利用率和裂解而且可以導(dǎo)致不希望的副反應(yīng)。

壓力下降增加可以由進(jìn)料污染物或腐蝕產(chǎn)物沉積在催化劑顆粒上或內(nèi)部和/或由催化劑顆粒的破損引起，導(dǎo)致結(jié)硬皮(crusting)或結(jié)塊(agglomeration)。這可以引起試劑氣體在床內(nèi)的通道化(channeling)，導(dǎo)致不均勻的反應(yīng)速率，并降低熱傳遞的均勻性和效率，因此導(dǎo)致不均勻的溫度分布。

其他復(fù)雜情況包括由于磨耗的催化劑損失，磨耗由催化劑顆粒之間的物理接觸加重，和燒結(jié)，即由于載體材料或活性催化劑相中任一種的晶體成長導(dǎo)致的催化劑表面活性損失。活性催化劑的損失可以導(dǎo)致不想要的副反應(yīng)增加。另外，與使用不均勻的惰性顆粒相關(guān)的許多缺點(diǎn)之一是這種惰性顆粒的磨耗隨空速而增加。由于磨耗和/或惰性顆粒和催化劑顆粒之間的其他物理相互相用，該磨耗導(dǎo)致細(xì)小顆粒(“細(xì)顆粒(fines)”)的產(chǎn)生增多。細(xì)顆粒的產(chǎn)生增加橫跨催化劑床的壓力下降，這不利地影響催化劑床的反應(yīng)器床散熱分布以及流動(dòng)分布兩者。當(dāng)這些影響發(fā)生在脫氫反應(yīng)器中時(shí)，烯烴的產(chǎn)率降低。

已經(jīng)示出使用分級(jí)床改善(降低)壓力下降，其中在反應(yīng)器的頂部用具有較高孔隙含量的惰性稀釋劑顆粒稀釋催化劑顆粒。圖1中示出了分級(jí)床的一個(gè)實(shí)例，其中熱氣(例如蒸汽或燃燒氣體)10在t0移動(dòng)通過三個(gè)床以及溫暖的氣體12在t3離開床。分級(jí)床的總長度l是400毫米(mm)，其中具有3.2mm長度的圓柱體催化劑2和球形惰性填料4、6、8的多種混合物存在于床14、16、18中。球形惰性填料4具有6.4mm的長度。球形惰性填料6具有9.5mm的長度。球形惰性填料8具有12.7mm的長度。然而，期望固定催化劑床的設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步的改善來實(shí)現(xiàn)最佳散熱作用和壓力下降、最小的磨耗、改善的流動(dòng)分布和從烷烴至烯烴的最大產(chǎn)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

多個(gè)實(shí)施方式中公開了工程化惰性顆粒，制造工程化惰性顆粒的方法和利用工程化惰性顆粒的固定床反應(yīng)器中的催化劑床。

一種用作固定床反應(yīng)器中的催化劑床中的稀釋劑的工程化惰性顆粒，包含：工程化惰性顆粒，其包括具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣的截面形狀和穿透所述顆粒在所述邊緣之間的多個(gè)孔。

一種用于低級(jí)烷烴的脫氫的固定床反應(yīng)器中的催化劑床，包含：(i)支撐有效促進(jìn)所述脫氫的催化劑的催化劑顆粒；和(ii)工程化惰性稀釋劑顆粒，其包括具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣的截面形狀和穿透所述顆粒在所述邊緣之間的多個(gè)孔。

一種在包括催化劑床的固定床反應(yīng)器中進(jìn)行低級(jí)烷烴的脫氫的方法，所述催化劑床包含(i)支撐有效促進(jìn)所述脫氫的催化劑的催化劑顆粒和(ii)工程化惰性稀釋劑顆粒，所述方法包括：使氣體形式的低級(jí)烷烴通過催化劑床，其中，工程化惰性稀釋劑顆粒具有截面形狀和穿透顆粒在所述邊緣之間的多個(gè)孔，該截面形狀具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣。

以下將更具體地描述這些和其他特征和特性。

附圖說明

以下是附圖的簡(jiǎn)要說明，其中相同的要素標(biāo)號(hào)相同，并且為了舉例說明在本文中公開的示例性實(shí)施方式的目的而不是為了限制其的目的將其提供。

圖1示出了分級(jí)催化劑床的一個(gè)實(shí)例，其中在反應(yīng)器的頂部用具有較高孔隙含量的球形惰性稀釋劑顆粒稀釋催化劑顆粒。

圖2是在固定床中混合有工程化惰性顆粒的催化劑顆粒的二維表示，其中箭頭表示通過床的氣流。

圖3是在固定床中在沒有限定形狀的情況下混合有惰性稀釋劑顆粒的催化劑顆粒的二維表示，其中箭頭表示通過床的氣流，以及用圓圈畫出了“通道化(channeling)”的區(qū)域。

圖4是用于確定不同的參數(shù)來確定用于催化劑床的工程化介質(zhì)相對(duì)于非工程化介質(zhì)的益處的實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。

圖5是說明了在固定床反應(yīng)器中(i)用本文公開的惰性稀釋劑顆粒替換現(xiàn)有技術(shù)的惰性稀釋劑顆粒和(ii)改變稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比對(duì)壓力下降的影響的圖。

圖6是說明了在固定床反應(yīng)器中(i)用本文公開的惰性稀釋劑顆粒替換現(xiàn)有技術(shù)的惰性稀釋劑顆粒和(ii)改變稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比對(duì)溫度梯度的影響的圖。

具體實(shí)施方式

本文公開了用于催化反應(yīng)器的工程化惰性介質(zhì)，其非限制性的實(shí)例包括用于脫氫烷烴的固定床反應(yīng)器。本文還公開了在催化反應(yīng)中使用這種工程化惰性介質(zhì)的方法。

如本文中公開的，可以將工程化惰性顆粒，在本文中也稱為工程化惰性填料顆粒和工程化惰性稀釋劑顆粒，用作催化劑床中的稀釋劑?？梢詫⒐こ袒栊灶w粒用于任何反應(yīng)器，例如，可以將工程化惰性顆粒用于固定床反應(yīng)器如例如固定床脫氫反應(yīng)器，其中工程化惰性顆?？梢栽鰪?qiáng)催化劑床散熱能力，降低催化劑床溫度梯度，減少壓力下降，增加流動(dòng)分布并降低磨耗，從而改善催化劑的利用率和性能?？蛇x地，可以將工程化惰性填料顆粒與現(xiàn)有的脫氫過程一起使用，脫氫過程的非限制性實(shí)例包括catofin^tm、oleflex^tm、fbd-3(snamprogetti/yarsintez過程，用于丙烯)和fbd-4(用于異丁烯)過程，但是也可以將它們用于其他烷烴脫氫過程以及利用固定床多相催化的其他過程。該過程可以包括吸熱反應(yīng)，烷烴脫氫是其中一個(gè)實(shí)例?？梢詫⒈疚乃枋龅墓こ袒栊灶w粒用作特定催化劑床中的唯一的惰性稀釋劑或與其他惰性稀釋劑結(jié)合。通過本文公開的工程化惰性顆粒和過程，還設(shè)想可以在相同催化劑床中使用不同工程化和非工程化惰性顆粒的組合。

工程化惰性稀釋劑顆粒的形狀決定顆粒的外表面與體積的比率且在混合催化劑/稀釋劑床的熱和質(zhì)量傳遞中可以起到重要作用。本文公開的惰性稀釋劑因此可以改善催化劑床內(nèi)的壓力下降性能、流動(dòng)分布、散熱能力和溫度分布。

一般而言，工程化惰性顆粒可以具有截面形狀和穿透顆粒在邊緣之間的多個(gè)孔，截面形狀具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣?？蛇x地，兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣可以具有基本上相同的曲率半徑。同樣，可選地，兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣可以具有基本上相同的曲率半徑。另外，截面形狀的每個(gè)邊緣可以可選地具有基本上相同的曲率半徑。如本文中涉及的，“基本上相同的曲率半徑”通常是指比較的曲率半徑近似相等。例如，一個(gè)曲率半徑可以具有大于或等于另一個(gè)曲率半徑的值的值，例如大于或等于50％。例如，一個(gè)曲率半徑可以具有另一個(gè)曲率半徑的值的大于或等于75％、例如大于或等于85％、例如大于或等于90％、例如大于或等于95％、例如大于或等于99％、例如大于或等于99.5％的值。圖2中舉例說明了示例性的截面形狀。凸邊緣和凹邊緣“相交(intersect)”的角可以是點(diǎn)、圓形或微小的圓形并且在大多數(shù)情況下不形成突起(protrusion)或凸起部(lobe)。如圖2所示，凸邊緣和凹邊緣“相交”的角可以是微圓的。可選地，顆粒截面的凸邊緣的曲率半徑等于具有等于顆粒長度的直徑的圓的曲率半徑。例如如圖2所示，凹邊緣也可以具有這種曲率半徑。

惰性顆粒的尺寸可以改變，但是通常顆?？梢跃哂写笥诨虻扔?毫米(mm)、例如大于或等于6mm、例如大于或等于7mm、例如大于或等于8mm、例如大于或等于9mm、例如大于或等于10mm、例如大于或等于15mm的長度(即從一個(gè)邊緣的中點(diǎn)至相同表面上相對(duì)邊緣的中點(diǎn)的最長尺寸(dimension))。例如，長度可以大于或等于6.4mm。長度可以小于或等于40mm、例如小于或等于38mm、例如小于或等于35mm、例如小于或等于30mm、例如小于或等于25mm、例如小于或等于20mm、例如小于或等于15mm、例如小于或等于10mm。惰性顆粒的長度可以是5mm至40mm、10mm至30mm或15mm至25mm。顆?？梢跃哂型ǔＴ陬w粒長度的25％至100％之間；例如顆粒長度的25％、30％、40％、50％、75％或100％的厚度(垂直于以上限定的截面的平面)。

穿透惰性顆粒的孔可以可選地是圓柱體的或基本上圓柱體的(例如具有不是圓形的截面)并可以連接顆粒的相對(duì)面。在這方面，應(yīng)注意單詞“孔”是指顆粒形狀的宏觀特征而不是制造顆粒的材料的孔隙率。當(dāng)孔是圓柱體的或基本上圓柱體的時(shí)，可選地可以將孔布置為使得孔的縱軸全部平行。如本文中涉及的，“基本上圓柱體的”通常是指近似圓柱體的惰性顆粒。例如，具有基本上圓柱體的形狀的惰性顆?？梢跃哂写笥诨虻扔?0％圓柱體的形狀。例如，基本上圓柱體的形狀可以大于或等于75％、例如大于或等于85％、例如大于或等于90％、例如大于或等于95％、例如大于或等于99％、例如大于或等于99.5％。給定的惰性顆粒可以具有一個(gè)孔或多個(gè)孔，如例如兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)孔。將理解的是當(dāng)將惰性顆粒制造為具有多個(gè)孔時(shí)，孔不需要具有相同的尺寸或形狀。例如，多個(gè)孔可以包括中心孔和可以限定與兩個(gè)凸邊緣基本上平行的曲線槽的兩個(gè)孔，或由其組成(參見例如圖2)。如本文中涉及的，“基本上平行”通常是指曲線槽近似平行于兩個(gè)凸邊緣。例如，曲線槽可以大于或等于50％平行于兩個(gè)凸邊緣。例如，曲線槽可以大于或等于75％、例如大于或等于85％、例如大于或等于90％、例如大于或等于95％、例如大于或等于99％、例如大于或等于99.5％平行于兩個(gè)凸邊緣。如果期望，然而，多個(gè)孔可以具有相同的尺寸和/或形狀。由一個(gè)或多個(gè)圓柱體的或基本上圓柱體的孔限定的表面積可以等于由之前描述的相交邊緣限定的總截面面積的10％至60％、15％至50％、20％至45％或30％至40％。

可以選擇孔的尺寸和/或孔的數(shù)目來優(yōu)化用于具體反應(yīng)的質(zhì)量傳遞和/或熱傳遞。惰性顆粒中的孔的數(shù)目或惰性顆粒中一個(gè)或多個(gè)孔的孔徑的變化可以改變反應(yīng)器中的反應(yīng)物流的流體動(dòng)力學(xué)?？椎臄?shù)目可以改善質(zhì)量傳遞直至達(dá)到最佳的目標(biāo)。這些孔的數(shù)量可以具有實(shí)現(xiàn)最佳的表面接觸、減少壓力下降和改善流動(dòng)分布連同散熱能力以最大化催化劑性能的主要目的?？梢赃x擇孔的數(shù)目和/或尺寸以最大化固定床反應(yīng)器中的脫氫反應(yīng)的產(chǎn)率。例如，惰性顆粒中的孔的數(shù)目可以是1至10、例如2至8、或例如3至7。例如，惰性顆?？梢跃哂?、3、4、5或6個(gè)孔?？梢酝ㄟ^其各自的面積描述給定的惰性顆粒中的每個(gè)孔的尺寸。例如，孔尺寸可以是1平方毫米(mm²)至400mm²、例如50mm²至350mm²、例如100mm²至300mm²、或例如150mm²至250mm²。

通常，工程化惰性稀釋劑顆?？梢杂稍诜磻?yīng)條件下是惰性并耐高溫和機(jī)械粉碎的材料組成。例如，惰性顆粒可以是多孔的陶瓷材料。用于制作惰性顆粒的材料的一些非限制性的實(shí)例可以包括但不限于氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯、金屬碳化物、碳化硅、碳和沸石或包含上述中的至少一種的組合。當(dāng)將工程化惰性顆粒與烷烴脫氫結(jié)合使用來生產(chǎn)烯烴時(shí)，這種顆?？梢越?jīng)常由氧化鋁制成。

還公開了包含催化劑床與本文所描述的工程化惰性顆粒的反應(yīng)器?？蛇x地，給定的催化劑床中的工程化惰性顆粒可以以相對(duì)于催化劑顆粒的特定比值存在。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，可以基于考慮的反應(yīng)和用于運(yùn)行反應(yīng)的反應(yīng)器的操作條件選擇工程化惰性顆粒的量與催化劑顆粒的量的比值。例如，用于低級(jí)烷烴的脫氫的固定床反應(yīng)器中的催化劑床可以包含：(i)支撐催化劑、例如有效促進(jìn)這種脫氫反應(yīng)的催化劑的催化劑顆粒，和(ii)如本文所描述的工程化惰性稀釋劑顆粒。惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比可以大于1；例如惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比可以是至少65:35。例如，惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比可以是至少1.5:1、至少1.65:1、至少1.75:1、至少1.9:1或至少1.95:1。可選地，惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比可以是2:1或更小。

如果期望，可以將催化劑顆粒選擇為具有與惰性稀釋劑顆粒不同的形狀。例如，催化劑顆?？梢允菆A柱體的、球形的、拉希環(huán)(raschingring)或任何其他形狀。催化劑顆?？梢灾锌盏幕?qū)嵭牡?，以及催化劑載體材料可以是多孔的。

稀釋劑顆粒相對(duì)于催化劑顆?？梢宰銐虼笠杂兄谔畛浯仓械拇呋瘎╊w粒與稀釋劑顆粒分離，以及稀釋劑顆粒彼此分離。例如，催化劑顆?？梢允侵睆綖閤mm的圓柱體，以及惰性稀釋劑顆粒在長度上可以大于2xmm。例如，催化劑顆粒可以是直徑為3.2mm和高度為4.4mm的圓柱體，以及惰性稀釋劑顆粒在長度上可以大于6.4mm。例如，稀釋劑顆粒的長度可以小于15mm，例如小于10mm。

一種在包括催化劑床的固定床反應(yīng)器中進(jìn)行低級(jí)烷烴的脫氫的方法，可以包括使氣體形式的低級(jí)烷烴通過催化劑床，其中催化劑床可以包含：(i)支撐有效促進(jìn)脫氫反應(yīng)的催化劑的催化劑顆粒和(ii)本文所描述的惰性稀釋劑顆粒。

公開的惰性稀釋劑和它們的用途可以提供脫氫反應(yīng)器如catofin^tm反應(yīng)器和類似的固定床和塞流反應(yīng)器中的顯著益處。如以下所討論的，表面積增加連同磨耗降低和通道化減少可以提供益處如：

-熱點(diǎn)形成減少；

-改善的流動(dòng)分布；

-催化劑床中改善的溫度曲線；

-床中的副反應(yīng)(secondaryreaction,二次反應(yīng))減少，最小化不希望的副產(chǎn)物(secondaryproduct，二次產(chǎn)物)；

-反應(yīng)器的δp降低，允許流增加；

-由于表面積增加改善動(dòng)力學(xué)；和

-未計(jì)劃和計(jì)劃的關(guān)機(jī)減少；生產(chǎn)量上升。

以下實(shí)施例僅舉例說明了本文公開的設(shè)備并不旨在限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例

實(shí)施例1

如在以下實(shí)施例中所描述的證明了公開的工程化惰性稀釋劑顆粒(engineeredinertdiluentsparticle)的益處和它們?cè)诠潭ù裁摎浞磻?yīng)中的用途。

借助于填充床熱傳遞實(shí)驗(yàn)評(píng)估工程化惰性稀釋劑顆粒的惰性填充特征(inertpackingcharacteristics)，填充床熱傳遞實(shí)驗(yàn)用于生成與催化劑床內(nèi)的代表位置有關(guān)的瞬時(shí)冷卻和加熱曲線。圖4示出了填充床加熱和冷卻實(shí)驗(yàn)的示意圖。填充塔(packedtower)20用于執(zhí)行實(shí)驗(yàn)。在填充塔20中，燃燒器22位于頂部壓力分接頭(toppresstap)24中。測(cè)試柱30，具有將頂部壓力分接頭24連接到底部壓力分接頭(bottompresstap)26的183厘米(cm)的高度?？諝馊肟?2和空氣出口28存在于底部壓力分接頭26中。在具有0.15米(m)或更大的內(nèi)徑的該填充塔20中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以避免任何不需要的過量熱損失。填充床高度在1.0m至1.5m的范圍內(nèi)是可調(diào)節(jié)的。在真空下，即在0.3至0.5大氣壓(30至50千帕斯卡(kpa))的壓力下在500-700℃的溫度范圍中執(zhí)行冷卻和加熱實(shí)驗(yàn)。

將工程化惰性顆粒與直徑為3.2mm和高度為4.4mm的氧化鋁催化劑粒料混合。加熱和冷卻介質(zhì)是過熱的(干燥的)蒸汽，但是也可以使用來自天然氣/燃油爐的燃燒產(chǎn)物氣體或熱空氣。

將使用公開的惰性稀釋劑顆粒的壓力下降(pressuredrop)和溫度曲線與使用用于比較例a(cea)的t-64顆粒得到的那些比較。這些未成形的氧化鋁顆粒在公開市場(chǎng)是商業(yè)可獲得的，其在形狀上是不規(guī)則的(參見圖3)。在商業(yè)脫氫反應(yīng)器中常常觀察到由于催化劑顆粒和惰性顆粒之間的磨擦導(dǎo)致的固體細(xì)顆粒(fine)的產(chǎn)生。

對(duì)于相同的入口流動(dòng)速率，對(duì)于1:1(wt％)催化劑：稀釋劑比率的t-64顆粒，由圖2稀釋的替換導(dǎo)致至少19％的壓力下降減少。

另外，將使用公開的工程載體和壓緊介質(zhì)(holddownmedia)rsm-l和rsm-s的壓力下降和溫度曲線與使用常規(guī)的惰性球形顆粒得到的那些比較。當(dāng)與這種常規(guī)的惰性球形顆粒比較時(shí)，這種工程載體和壓緊介質(zhì)rsm-l和rsm-s產(chǎn)生超過50％的顯著的壓力下降優(yōu)勢(shì)。在完整的反應(yīng)器系統(tǒng)上執(zhí)行測(cè)試期間，當(dāng)與使用的當(dāng)前的反應(yīng)器系統(tǒng)比較時(shí)，利用工程化載體介質(zhì)、加緊介質(zhì)和稀釋劑產(chǎn)生至少12％的顯著的壓力下降減少。

還示出橫跨反應(yīng)器的壓力下降隨著催化劑與稀釋劑的比值下降而減少。如圖5所示，相對(duì)壓力下降在35/65的催化劑/稀釋劑比值下減少到低至1:1系統(tǒng)的65％以及在85/15的催化劑/稀釋劑比值下增加到122％。比較例a(cea)使用t-64顆粒。

如圖6所示，當(dāng)利用公開的惰性稀釋劑時(shí)，催化劑床中從上到下的溫度曲線也顯著改善。圖6舉例說明了當(dāng)暴露于大于或等于600℃的溫度時(shí)床頂部至底部的床高度。床高度保持在600℃的溫度以上，相對(duì)于t-64系統(tǒng)(50/50wt％催化劑/稀釋劑比)增加平均約16％。還示出保持在600℃以上的床高度的增加隨著催化劑/稀釋劑比值變化。對(duì)于所有測(cè)試的比值觀察到的最小增加是至少13％，同時(shí)最大值是22％。結(jié)果指示當(dāng)暴露于較高的溫度(例如大于或等于600℃)時(shí)，利用本文公開的工程化惰性顆粒的催化劑床更具彈性，因?yàn)檎缤ㄟ^利用t-64系統(tǒng)(即未成形的顆粒)的催化劑床所看到的，當(dāng)暴露于這些溫度時(shí)反應(yīng)器床高度不會(huì)下降。

另外，在稀釋劑和反應(yīng)器催化劑的混合期間，觀察到t-64顆粒趨向于在反應(yīng)器的本體(bulk)內(nèi)形成具有高濃度的區(qū)域或聚集體。稀釋劑顆粒的聚集可以引起稱為“通道化(channeling)”的現(xiàn)象，其由于氣體或液體流過阻力最小的通道的傾向性而發(fā)生。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，阻力最小的通道穿過t-64顆粒聚集的區(qū)域(參見例如圖3；環(huán)形區(qū)域內(nèi)的箭頭)。反應(yīng)物穿過聚集體的這種優(yōu)先流動(dòng)降低與反應(yīng)器床內(nèi)的催化劑的有效接觸時(shí)間和反應(yīng)器床內(nèi)的催化劑的利用。另外，反應(yīng)物穿過聚集體的優(yōu)先流動(dòng)將在填充床內(nèi)產(chǎn)生局部的散熱不平衡，導(dǎo)致不良的熱傳遞效率。相反，使用公開的稀釋劑(圖2；箭頭)沒有觀察到聚集，并且在與催化劑材料混合之后得到了貫穿床的均勻的分布。

最后，觀察到公開的稀釋劑增強(qiáng)熱傳遞效率。不希望受理論的約束，相信稀釋劑的工程化形狀提供了可用于熱傳遞的較大表面積，導(dǎo)致每單位體積的熱傳遞效率升高。相反，t-64顆粒的不規(guī)則形狀導(dǎo)致可用于從流體至固體相的熱傳遞的幾何表面積減少，并因此熱傳遞效率降低。這與觀察到的結(jié)果一致，公開的稀釋劑勝過t-64顆粒，即使t-64顆粒具有每單位體積更大的質(zhì)量。

本文公開的工程化惰性顆粒、催化劑床和制造方法包括至少以下實(shí)施方式：

實(shí)施方式1：一種用作固定床反應(yīng)器中的催化劑床中的稀釋劑的工程化惰性顆粒，包含：工程化惰性顆粒，其包括具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣的截面形狀，和透過顆粒在所述邊緣之間的多個(gè)孔。

實(shí)施方式2：根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程化惰性顆粒，其中，多個(gè)等于三個(gè)。

實(shí)施方式3：根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的工程化惰性顆粒，包括中心孔和限定與所述兩個(gè)凸邊緣基本上平行的曲線槽的兩個(gè)孔。

實(shí)施方式4：根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工程化惰性顆粒，其中，兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣具有基本上相同的曲率半徑。

實(shí)施方式5：根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的工程化惰性顆粒，其中，兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣具有基本上相同的曲率半徑。

實(shí)施方式6：根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的工程化惰性顆粒，其中，顆粒具有大于或等于6.4mm的長度。

實(shí)施方式7：根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的工程化惰性顆粒，其中，顆粒具有小于或等于35mm的長度。

實(shí)施方式8：一種用于低級(jí)烷烴的脫氫的固定床反應(yīng)器中的催化劑床，包含：(i)支撐有效促進(jìn)所述脫氫的催化劑的催化劑顆粒；和(ii)工程化惰性稀釋劑顆粒，其包括具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣的截面形狀，和穿透顆粒在所述邊緣之間的多個(gè)孔。

實(shí)施方式9：根據(jù)權(quán)利要求8所述的催化劑床，其中，多個(gè)等于三個(gè)。

實(shí)施方式10：根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的催化劑床，包括中心孔和限定與兩個(gè)凸邊緣基本上平行的曲線槽的兩個(gè)孔。

實(shí)施方式11：根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比大于或等于1。

實(shí)施方式12：根據(jù)權(quán)利要求11所述的催化劑床，其中，惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比是至少65:35。

實(shí)施方式13：根據(jù)權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，催化劑顆粒具有不同于惰性稀釋劑顆粒的形狀。

實(shí)施方式14：根據(jù)權(quán)利要求13所述的催化劑床，其中，催化劑顆粒是圓柱體的。

實(shí)施方式15：根據(jù)權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，稀釋劑顆粒相對(duì)于催化劑顆粒足夠大以有助于填充床中催化劑顆粒與惰性稀釋劑顆粒分離和稀釋劑顆粒彼此分離。

實(shí)施方式16：根據(jù)權(quán)利要求8-15中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，催化劑顆粒是直徑為xmm的圓柱體，以及惰性稀釋劑顆粒的長度大于2xmm。

實(shí)施方式17：根據(jù)權(quán)利要求16所述的催化劑床，其中，所述催化劑顆粒是直徑為3.2mm以及高度為4.4mm的圓柱體，以及所述惰性稀釋劑顆粒的長度大于6.4mm。

實(shí)施方式18：根據(jù)權(quán)利要求8-17中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，每個(gè)惰性稀釋劑顆粒具有大于或等于6.4mm的長度。

實(shí)施方式19：根據(jù)權(quán)利要求8-17中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，每個(gè)惰性稀釋劑顆粒具有小于或等于35mm的長度。

實(shí)施方式20：根據(jù)權(quán)利要求8-19中任一項(xiàng)所述的催化劑床，其中，固定床反應(yīng)器包括壓緊層(hold-downlayer)、包含惰性稀釋劑顆粒的催化劑層和支撐層(supportlayer)。

實(shí)施方式21：一種在包括催化劑床的固定床反應(yīng)器中進(jìn)行低級(jí)烷烴的脫氫的方法，該催化劑床包含(i)支撐有效促進(jìn)所述脫氫的催化劑的催化劑顆粒和(ii)工程化惰性稀釋劑顆粒，該方法包括：使氣體形式的低級(jí)烷烴通過催化劑床，其中，工程化惰性稀釋劑顆粒具有截面形狀和穿透顆粒在所述邊緣之間的多個(gè)孔，截面形狀具有通過兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣連接并與兩個(gè)相對(duì)的凹邊緣相交的兩個(gè)相對(duì)的凸邊緣。

實(shí)施方式22：根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，多個(gè)等于三個(gè)。

實(shí)施方式23：根據(jù)權(quán)利要求21或權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述工程化惰性稀釋劑顆粒包含中心孔和限定與兩個(gè)凸邊緣基本上平行的曲線槽的兩個(gè)孔。

實(shí)施方式24：根據(jù)權(quán)利要求21-23中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述催化劑床中工程化惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比大于或等于1。

實(shí)施方式25：根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述催化劑床中工程化惰性稀釋劑顆粒與催化劑顆粒的重量比是至少65:35。

實(shí)施方式26：根據(jù)權(quán)利要求21-25中任一項(xiàng)所述的方法，其中，催化劑顆粒具有不同于工程化惰性稀釋劑顆粒的形狀。

實(shí)施方式27：根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，催化劑顆粒是圓柱體的。

實(shí)施方式28：根據(jù)權(quán)利要求21-27中任一項(xiàng)所述的方法，其中，稀釋劑顆粒相對(duì)于催化劑顆粒足夠大以有助于填充床中催化劑顆粒與惰性稀釋劑顆粒分離和稀釋劑顆粒彼此分離。

實(shí)施方式29：根據(jù)權(quán)利要求21-28中任一項(xiàng)所述的方法，其中，催化劑顆粒是直徑為xmm的圓柱體，以及惰性稀釋劑顆粒的長度大于2xmm。

實(shí)施方式30：根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，催化劑顆粒是直徑為3.2mm以及高度為4.4mm的圓柱體，以及惰性稀釋劑顆粒的長度大于6.4mm。

實(shí)施方式31：根據(jù)權(quán)利要求21-30中任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)惰性稀釋劑顆粒具有大于或等于6.4mm的長度。

實(shí)施方式32：根據(jù)權(quán)利要求21-30中任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)惰性稀釋劑顆粒具有小于或等于35mm的長度。

除非另外指出，否則如在本文中使用的以下術(shù)語具有以下給定的含義。沒有定義的術(shù)語和縮寫應(yīng)該與本領(lǐng)域使用的它們的普通含義一致。除非另有說明或從上下文清晰可見，否則應(yīng)注意單數(shù)冠詞如“一個(gè)”和“一種”涵蓋多個(gè)。

“催化劑顆?！笔侵冈诙嘞啻呋磻?yīng)如烷烴脫氫中使用的一般由陶瓷、玻璃或其他惰性材料制成，包含催化劑，一般地金屬或金屬氧化物催化劑的惰性載體顆粒(inertsupportparticle)。一般地，催化劑顆粒是多孔的，具有大表面積，催化劑施加在表面上和孔內(nèi)。

“惰性稀釋劑”、“惰性顆?！被颉岸栊蕴盍?inertpacking)”是指用于固定床反應(yīng)器內(nèi)的載體顆粒(其基本上不包含催化劑并用于稀釋催化劑顆粒)。

“催化劑：稀釋劑比”、“稀釋劑：催化劑比”或類似的術(shù)語是指固定床或固定床區(qū)域中催化劑顆粒(不是催化劑本身)與稀釋劑顆粒(或反之亦然)的比值，一般地重量比。

除非另外指出，否則顆粒的“表面積”的參考不包括制造顆粒的材料的孔隙率。

一般而言，本發(fā)明可以可替換地包含在本文中公開的任何適當(dāng)?shù)慕M分、由其組成或基本上由其組成。本發(fā)明可以另外地或可替換地配制成沒有或基本上不含現(xiàn)有技術(shù)組合物中使用的或在其它情況下不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能和/或目的所必需的任何組分、材料、成分、佐劑或物質(zhì)。涉及相同的組分或者性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)是包括在內(nèi)的并且是可獨(dú)立地結(jié)合的(例如，“小于或等于25wt％，或5wt％至20wt％”的范圍是包括端點(diǎn)以及“5wt％至25wt％”范圍的所有中間值等)。除了更寬范圍之外的較窄范圍或更具體的組的公開并不表示對(duì)較寬范圍或較大組的放棄?！敖M合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等在本文中不表示任何順序、數(shù)量、或重要性，而是用于表示區(qū)分一個(gè)要素與另一要素。所述術(shù)語“一個(gè)”和“一種”和“該”本文中并不表示對(duì)數(shù)量的限制，除非本文中另有說明或與上下文明顯矛盾，應(yīng)解釋為包括單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者?！盎颉笔侵浮昂?或”。如在本文中使用的后綴“(s)”旨在包括其修飾的術(shù)語的單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，因此包括該術(shù)語的一種或多種(例如，薄膜(film(s))包括一種或多種薄膜)。貫穿說明書提及的“一個(gè)實(shí)施方式”、“另一個(gè)實(shí)施方式”、“實(shí)施方式”等是指連同實(shí)施方式所描述的特定的元件(例如，特性、結(jié)構(gòu)、和/或特征)包含在本文中所描述的至少一個(gè)實(shí)施方式中，并且可以存在或不存在于其它實(shí)施方式中。另外，應(yīng)該理解的是，所描述的要素可以以任何合適的方式組合于各個(gè)實(shí)施方式中。

與數(shù)量相關(guān)聯(lián)使用的修飾語“約”包括所述值，并具有上下文所表示的含義(例如，包括與特定數(shù)量的測(cè)量值有關(guān)的誤差程度)。符號(hào)“±10％”是指指示的測(cè)量值可以是從所述值的減10％的量至所述值的加10％的量。除非另外指出，否則本文所使用的術(shù)語“前”、“后”、“底部”、和/或“頂部”僅為了描述方便，并不限于任何一個(gè)位置或空間方位?！翱蛇x的”或“可選地”是指隨后所描述的事件或狀況可以發(fā)生或可以不發(fā)生，并且該描述包括其中事件發(fā)生的情況以及其中事件不發(fā)生的情況。除非另有定義，否則在本文中使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同的含義。“組合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。

通過引用以它們的全部內(nèi)容將所有引用的專利、專利申請(qǐng)和其他參考合并于此。然而，如果本申請(qǐng)中的術(shù)語與結(jié)合的參考的術(shù)語相沖突或矛盾，則本申請(qǐng)的術(shù)語優(yōu)先于結(jié)合的參考的沖突的術(shù)語。

雖然已經(jīng)描述了特定的實(shí)施方式，但是本申請(qǐng)人或本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以想到當(dāng)前不可預(yù)見的或可能不可預(yù)見的替代、修改、變體、改進(jìn)和實(shí)質(zhì)等效物。因此，所提交的以及可能被修改的所附權(quán)利要求旨在涵蓋所有這樣的替代、修改、變體、改進(jìn)和實(shí)質(zhì)等效物。